Процессы, происходящие при воспламенении и сгорании в цилиндре дизельного двигателя с построением графиков.
ВВЕДЕНИЕ
Эксплуатация легкового автомобиля невозможна без применения эксплуатационных материалов, которые расходуются при его работе, в результате чего требуется их периодическое пополнение или замена через определенный промежуток времени. К таким материалам, относятся:
автомобильное топливо – бензин, дизельное топливо;
автомобильные масла для двигателя (моторные) и для агрегатов трансмиссии (трансмиссионные);
пластичные смазки для узлов ходовой части и механизмов управления;
специальные жидкости для системы охлаждения двигателя и для тормозной системы автомобиля.
Так как автомобильный транспорт потребляет значительную часть жидкого топлива, проблема экономии горюче-смазочных материалов для этой отрасли является наиболее острой. В связи с повышением роли и значения ТСМ в экономике страны, как фактора увеличения надёжности, долговечности и экономичности работы техники, возникла потребность иметь научную основу их применения.
Норма расхода топлива (или смазочного материала), применительно к автомобильному транспорту, подразумевает установленное значение меры его потребления при работе автомобиля конкретной модели, марки или модификации.
Нормы расхода топлив (смазочных материалов) на автомобильном транспорте предназначены для расчетов нормируемого значения расхода топлива, для ведения статистической и оперативной отчетности, определения себестоимости перевозок и других видов транспортных работ, планирования потребности предприятий в обеспечении нефтепродуктами, осуществления расчетов по налогообложению предприятий, осуществления режима экономии и энергосбережения потребляемых нефтепродуктов, проведения расчетов с пользователями транспортных средств, водителями и т.д.
Теоретическая часть
Процессы, происходящие при воспламенении и сгорании в цилиндре дизельного двигателя с построением графиков.
Двигатели внутреннего сгорания проектируются и создаются таким образом, чтобы максимально использовать энергию сгорающего в них топлива.
От процесса сгорания зависят надежность работы двигателя, мощность, экономичность, токсичность и дымность отработавших газов.
В связи с тем, что в курсовой работе рассчитывают 4 автотранспортных средств работавших на разных двигателях внутреннего сгорания, то, в качестве примера, для рассмотрения выберем автобус Лиаз-5256.25(Caterpillar-6L),
работающий на дизельном топливе.
Процесс сгорания в дизеле делят на четыре периода;
1 - период задержки воспламенения;
2 - период быстрого (интенсивного) горения;
3 - период диффузионного (управляемого и основного) горения;
4 - период догорания.
На рис. 1 показана индикаторная диаграмма дизеля, работающего на номинальной частоте вращения, с номинальной цикловой подачей топлива, свойства которого соответствуют ГОСТ 305-2013."
Рисунок 1 - Развернутая индикаторная диаграмма дизеля
Точка А соответствует моменту начала впрыскивания топлива, определяется величиной установочного угла опережения впрыскивания топлива, который, в свою очередь, устанавливается с учетом свойств топлива, давления и температуры в цилиндре.
Первая фаза (период задержки воспламенения), промежуток времени от момента начала подачи топлива (т. А) до момента отрыва линии нарастания давления на диаграмме расширения-сжатия (т. В) составляет первый период процесса сгорания - период задержки воспламенения (ПЗВ). ПЗВ характеризуется тем, что первые порции топлива, поданные форсункой, воспламеняются не сразу, а после того, как претерпевают физико-химические изменения. В течение этого времени происходит распад струи на капли, перемещение капель по объему цилиндра. При этом топливо испаряется, нагревается, изменяется его молекулярная структура. Пары топлива смешиваются с воздухом. В ходе физико-химических изменений получают развитие предпламенные реакции, возникают очаги самовоспламенения.
Второй период (фаза быстрого горения). Отрезок времени от момента воспламенения топлива (т. В) до момента достижения максимального давления в цилиндре (т. z) называют периодом быстрого (интенсивного) горения. Продолжительность этого периода зависит от положения точек А и В (установочного угла, свойств топлива, давления и температуры в цилиндре), а также закона топливоподачи (профиля кулачка и величины номинальной подачи). Давление и температура резко повышаются вследствие сгорания значительной части заряда (смеси испарившегося в течение периода задержки воспламенения топлива с воздухом) и топлива, впрыскиваемого во второй фазе. Второй период характеризуют - максимальной скоростью нарастания давления (жесткостью процесса сгорания) и степенью повышения давления.
Третья фаза горения (фаза быстрого диффузионного горения). Она условно измеряется отрезком времени от точки достижения максимального давления газов в цилиндре дизеля до точки достижения максимальной температуры цикла. К течение управляемого горения в цилиндре имеются избыток воздуха, высокая температура и пламя из очагов возгорания легко распространяется на всю камеру сгорания (КС). А во время основного горения коэффициент избытка воздуха уменьшается, Основное внимание в это время уделяется возможности подвода к несгоревшему топливу неизрасходованного кислорода. Чем интенсивней в этот период диффузия, тем меньше образование сажи.
Четвертая фаза (фаза догорания). Последним, до момента открытия выпускных клапанов, является период догорания топлива. Он характеризуется малым выделением тепла, вялым горением из-за уменьшения кислорода, ухудшает экономичность дизеля, поэтому его желательно сократить. Сгорание в этот период характеризуется постепенным замедлением скорости тепловыделения, поскольку скорость процесса догорания определяется скоростью диффузии и турбулентного смешения остатков топлива и продуктов неполного сгорания с воздухом. В целом, период догорания топлива характеризует техническое состояние дизеля и уровень его конструкции или исполнения.
Таким образом, для организации экономичной работы дизеля необходимо:
- начать подачу в соответствии со свойствами топлива и режимом работы дизеля;
- в период задержки воспламенения подавать в цилиндр минимальное количество топлива, достаточное только для его воспламенения на любых режимах работы;
- обеспечивать качественное перемешивание частиц топлива с воздухом;
- максимально сократить период догорания.